基于DEA的高速公路BOT+EPC項(xiàng)目安全效益評(píng)價(jià)*

曹雪娟　洪　流　滿先慧　高建平

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院1)　重慶　400074)　(重慶中信滬渝高速公路有限公司2)　 重慶　401147)

基于DEA的高速公路BOT+EPC項(xiàng)目安全效益評(píng)價(jià)*

曹雪娟1)洪流2)滿先慧2)高建平1)

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院1)重慶400074)(重慶中信滬渝高速公路有限公司2)重慶401147)

摘要：通過對(duì)傳統(tǒng)模式和BOT+EPC模式下的安全投資分析對(duì)比，針對(duì)BOT+EPC協(xié)同的安全管理技術(shù)給項(xiàng)目帶來的經(jīng)濟(jì)效益和對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)建立了安全效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.應(yīng)用AHP-灰關(guān)聯(lián)確定權(quán)重，建立了引進(jìn)權(quán)重系數(shù)的C2R模型，并對(duì)重慶沿江高速公路BOT+EPC項(xiàng)目進(jìn)行了實(shí)例評(píng)價(jià)，結(jié)果表明,BOT+EPC模式的高速公路建設(shè)與運(yùn)營(yíng)安全管理對(duì)安全效益的提升作用顯著.

關(guān)鍵詞：高速公路；BOT+EPC；效益評(píng)價(jià)；數(shù)據(jù)包絡(luò)分析

曹雪娟(1991- )：女，碩士生，主要研究領(lǐng)域?yàn)榈缆钒踩こ汤碚撆c技術(shù)

0引言

BOT+EPC模式為我國(guó)高速公路項(xiàng)目提供了新的建設(shè)途徑，保證了交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)效率.高速公路BOT+EPC項(xiàng)目的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)理念、管理模式都與傳統(tǒng)建設(shè)模式有所不同，安全效益也表現(xiàn)出了新的特征，需要開展安全效益評(píng)價(jià)的理論和方法研究.

1高速公路BOT+EPC項(xiàng)目安全效益評(píng)價(jià)因子分析

1.1BOT+EPC模式與傳統(tǒng)模式分析對(duì)比

高速公路建設(shè)采用BOT+EPC模式能夠充分調(diào)動(dòng)社會(huì)資金，優(yōu)化資源配置，提高資源利用率，從而促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)[1].與傳統(tǒng)模式相比有以下特點(diǎn)[2]，見表1.

通過BOT+EPC模式與傳統(tǒng)模式的分析對(duì)比，BOT+EPC模式在項(xiàng)目管理方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，特別是在部門協(xié)調(diào)和項(xiàng)目控制方面，能夠充分發(fā)揮管理效力.

1.2BOT+EPC模式安全投資分析

BOT項(xiàng)目涉及到巨額資金的投入，以及項(xiàng)目周期長(zhǎng)所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，其安全投資貫穿在項(xiàng)目的整個(gè)生命周期中.EPC項(xiàng)目在總承包商簽訂合同后需要對(duì)項(xiàng)目的質(zhì)量、安全、工期、造價(jià)全面負(fù)責(zé).因此在以施工企業(yè)為投資主體的BOT+EPC項(xiàng)目中，安全投資對(duì)項(xiàng)目的成功至關(guān)重要.與傳統(tǒng)模式下的安全投資對(duì)比見表2.

表1　BOT+EPC模式與傳統(tǒng)模式對(duì)比

BOT+EPC項(xiàng)目通過設(shè)計(jì)—采購(gòu)—施工的深度交叉優(yōu)勢(shì)和全方位協(xié)同的安全投入技術(shù)[3]，對(duì)項(xiàng)目的安全給予充分的重視，使得項(xiàng)目在建設(shè)與運(yùn)營(yíng)過程中，保障設(shè)備、環(huán)境以及人員的功能和作用發(fā)揮、降低安全事故、提高救援效率、減少事故損失等方面起到重要作用，提高了項(xiàng)目的安全效益[4]，同時(shí)，也為行業(yè)發(fā)展起到推動(dòng)作用.

表2　BOT+EPC模式與傳統(tǒng)模式安全投資對(duì)比

1.3BOT+EPC安全效益評(píng)價(jià)指標(biāo)確定

針對(duì)BOT+EPC項(xiàng)目一體化的設(shè)計(jì)—采購(gòu)—施工以及協(xié)同的安全管理技術(shù)給項(xiàng)目自身帶來的安全經(jīng)濟(jì)效益和對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，遵循全面性、目的性、多樣性和代表性的指標(biāo)選取原則[5]，建立高速公路BOT+EPC項(xiàng)目安全效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[6-9]，見圖1.

圖1　高速公路BOT+EPC項(xiàng)目安全效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2基于DEA的高速公路BOT+EPC項(xiàng)目安全效益評(píng)價(jià)模型

將高速公路BOT+EPC項(xiàng)目的安全管理看作是一個(gè)系統(tǒng)，各種管理措施和資金投入看成這個(gè)系統(tǒng)的投入，則安全效益就是該系統(tǒng)的產(chǎn)出.數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(dataenvelopmentanalysis，DEA)特別適用于處理多輸入—多輸出的多目標(biāo)決策和多目標(biāo)評(píng)價(jià)問題.通過輸入和輸出數(shù)據(jù)的綜合分析，以“相對(duì)效率”概念為基礎(chǔ)，根據(jù)多指標(biāo)投入和多指標(biāo)產(chǎn)出應(yīng)用數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，以決策單元(decisionmakingunits，DMU)作為評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行相對(duì)有效性或效益評(píng)價(jià)的一種新的系統(tǒng)分析方法[10].

DEA方法有多種模型，如C2R的對(duì)偶輸出模型、BC2的對(duì)偶輸入模型，非阿基米德無窮小的DEA模型等.

2.1基于DEA方法的評(píng)價(jià)模型

安全效益評(píng)價(jià)是要同時(shí)評(píng)價(jià)安全投入的技術(shù)有效性和規(guī)模有效性，因此，選取C2R的對(duì)偶輸出模型對(duì)高速公路BOT+EPC項(xiàng)目的安全效益進(jìn)行評(píng)價(jià)[11].

設(shè)有n個(gè)決策單元DMUi(1≤i≤n)，DMUi對(duì)應(yīng)的輸入、輸出指標(biāo)向量分別為

(1)

式中：x為輸入指標(biāo)；y為輸入指標(biāo)；i為決策單元個(gè)數(shù)，i=1,2,…,m;m為輸入指標(biāo)個(gè)數(shù)；s為輸出指標(biāo)個(gè)數(shù).

以第i0個(gè)決策單元的效率指數(shù)為目標(biāo)，以所有決策單元(含第i0個(gè)決策單元)的效率指數(shù)為約束，構(gòu)造出C2R線性規(guī)劃模型為

(2)

式中：hi0為i0對(duì)應(yīng)的效率評(píng)價(jià)指數(shù)；ω為輸入指標(biāo)的一種度量；μ為輸出指標(biāo)的一種度量.

2.2改進(jìn)的C2R線性規(guī)劃模型

DEA方法中各輸入、輸出指標(biāo)的權(quán)重是通過相對(duì)效率指數(shù)進(jìn)行優(yōu)化來決定的，只表明評(píng)價(jià)單元的相對(duì)發(fā)展水平，不能真實(shí)反映各評(píng)價(jià)因素的實(shí)際重要程度和決策者對(duì)各評(píng)價(jià)因素的偏好程度.基于這種考慮，在求解DEA目標(biāo)函數(shù)中引入權(quán)重系數(shù)r‘，得到一個(gè)新的C2R線性規(guī)劃模型為：

(3)

2.3評(píng)價(jià)決策單元DMU選擇

根據(jù)所建立的高速公路BOT+EPC項(xiàng)目安全效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立三個(gè)評(píng)價(jià)決策單元，即DMU1——直接經(jīng)濟(jì)效益，DMU2——間接經(jīng)濟(jì)效益，DMU3——社會(huì)環(huán)境效益.各DMU對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)因素見表3.

表3　各DMU 對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)因素

2.4DMU各單元之間的權(quán)重確定

不同的DMU單元對(duì)項(xiàng)目安全效益的貢獻(xiàn)程度不同，由專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用層次分析法進(jìn)行主觀判斷而得到DMU各單元的權(quán)重.

1) 構(gòu)造判斷矩陣用專家咨詢法，根據(jù)指標(biāo)之間兩兩相比的關(guān)系，使用1～9標(biāo)度法，將評(píng)價(jià)指標(biāo)中的各元素進(jìn)行兩兩比較，建立判斷矩陣C.

2) 將判斷矩陣C按列歸一化后各行相加

(4)

3) 對(duì)向量M各行除以n，即得到權(quán)重向量

(5)

4) 進(jìn)行一致性檢驗(yàn)根據(jù)公式

(6)

(7)

2.5C2R線性規(guī)劃模型中權(quán)重系數(shù)r‘的確定

權(quán)重系數(shù)r‘的確定可采用灰關(guān)聯(lián)法.

表4　平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

1) 針對(duì)BOT+EPC安全效益評(píng)價(jià)DMU對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)因素，采用專家打分法對(duì)各因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，將評(píng)價(jià)結(jié)果分為差、中、良、優(yōu)4類，其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表5.

表5　評(píng)分因素的標(biāo)準(zhǔn)分值

2) 選定母指標(biāo)假設(shè)第i個(gè)DMU決策單元的評(píng)價(jià)指標(biāo)是Ui1,Ui2,…，Uim，其中如果Ui1被認(rèn)為比其他指標(biāo)含有更多的信息量，則可以將Ui1作為母指標(biāo)(基準(zhǔn)指標(biāo))，其他指標(biāo)為子指標(biāo)(對(duì)照指標(biāo)).

Ui1=(Ui1(1),Ui1(2),…,Ui1(m+n))為基準(zhǔn)數(shù)列

Ui2=(Ui2(1),Ui2(2),…,Ui2(m+n))

Uij=(Uij(1),Uij(2),…,Uij(m+n))

Uik=(Uik(1),Uik(2),…,Uik(m+n))為對(duì)照數(shù)列

3) 對(duì)原始指標(biāo)進(jìn)行量綱一的量化處理由于各指標(biāo)的量綱不同，指標(biāo)值的數(shù)量級(jí)差別很大，必須對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行量綱一的量化處理，得到相應(yīng)的新數(shù)列.記處理好的數(shù)值為U'ij(t).

(8)

(8)

式中：ρ為分辨率，一般可取0.5.

(9)

(10)

2.6安全效益評(píng)價(jià)

將式(10)的計(jì)算結(jié)果代入C2R線性規(guī)劃模型(3)中進(jìn)行求解，得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)C2R線性規(guī)劃模型的最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值，再將各決策單元評(píng)價(jià)值進(jìn)行加權(quán)匯總，得最終安全效益的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果：

針對(duì)各決策單元DMU對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，將評(píng)價(jià)結(jié)果分為優(yōu)、良、中、差四個(gè)等級(jí)，并定義出與每個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)相對(duì)應(yīng)的安全效益綜合評(píng)估值區(qū)間，見表6.

表6　評(píng)價(jià)等級(jí)與評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)應(yīng)表

3實(shí)例驗(yàn)證

重慶沿江高速公路是 “重慶市高速公路網(wǎng)規(guī)劃(2003-2020)”中新增的一條射線，是重慶市長(zhǎng)江三峽旅游資源開發(fā)的主要通道，也是重慶連接西北地區(qū)的輔助通道，該高速公路的建設(shè)對(duì)完善重慶市高速公路網(wǎng)和區(qū)域公路網(wǎng)、促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展意義重大.其中主城至涪陵段是我國(guó)最早采用BOT+EPC模式開工建設(shè)的高速公路之一.與傳統(tǒng)模式的高速公路建設(shè)相比，BOT+EPC模式使沿江高速公路有條件在建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的安全管理上克服傳統(tǒng)建設(shè)模式的局限，帶來管理上的創(chuàng)新.

3.1輸入輸出指標(biāo)建立

DEA方法要求評(píng)價(jià)系統(tǒng)的決策單元都應(yīng)有輸入和輸出指標(biāo).由于高速公路BOT+EPC項(xiàng)目安全效益分析的初衷是希望最后能有較好的結(jié)果，因此在決策單元中將優(yōu)、良作為評(píng)價(jià)系統(tǒng)的輸出指標(biāo)，而將中、差作為系統(tǒng)的輸入指標(biāo).

3.2AHP法確定DMU各單元之間的權(quán)重

用專家咨詢法，根據(jù)指標(biāo)之間兩兩相比的關(guān)系，使用1～9標(biāo)度法，各DMU單元比較結(jié)果見表7.

表7　判斷矩陣U-Ui

根據(jù)式(5),(6) 得

λmax=3.003 7，CI=0.001 8

3.3灰關(guān)聯(lián)法確定各DMU下的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

灰色系統(tǒng)關(guān)聯(lián)分析法的數(shù)據(jù)來源于實(shí)測(cè)資料.將各評(píng)價(jià)結(jié)果直接分成不同的水平等級(jí)，選取20 名業(yè)內(nèi)專家按表5對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià).根據(jù)實(shí)際獲得的數(shù)據(jù)資料經(jīng)統(tǒng)計(jì)整理見表8.

表8　評(píng)價(jià)因素考核結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表9　各指標(biāo)權(quán)重統(tǒng)計(jì)表

3.4運(yùn)用引進(jìn)權(quán)重系數(shù)的C2R模型進(jìn)行評(píng)價(jià)

針對(duì)DMU1企業(yè)發(fā)展U1評(píng)價(jià)而言，對(duì)應(yīng)4個(gè)因素的專家評(píng)價(jià)值見表10.

表10　直接經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)于直接經(jīng)濟(jì)效益U11評(píng)價(jià)來說，可以得到一個(gè)C2R線性規(guī)劃模型如下.

max 0.33×(5p1+12p2)

同理可得到其他11個(gè)評(píng)價(jià)因素(U12-U34)的線性規(guī)劃模型.所得C2R線性規(guī)劃模型的最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值見表11.

表11　C2R線性規(guī)劃模型的最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值

安全效益的綜合評(píng)價(jià)值為

從評(píng)價(jià)等級(jí)與評(píng)估值對(duì)應(yīng)表可以看出，高速公路BOT+EPC項(xiàng)目安全效益的綜合評(píng)價(jià)值3.59位于評(píng)價(jià)結(jié)果“優(yōu)”的評(píng)估值之間.

4結(jié)論

1)BOT+EPC項(xiàng)目一體化的設(shè)計(jì)—采購(gòu)—施工體系、協(xié)同的安全管理技術(shù)和參與主體一致的利益目標(biāo)給項(xiàng)目帶來了顯著的安全效益，其評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)該包括項(xiàng)目自身的安全經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)行業(yè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)以及人文環(huán)境保護(hù)等方面.

2) 應(yīng)用C2R模型對(duì)BOT+EPC項(xiàng)目進(jìn)行效益評(píng)價(jià)，在模型中引入AHP-灰關(guān)聯(lián)確定權(quán)重系數(shù)，更真實(shí)的反映了評(píng)價(jià)因素的實(shí)際重要程度，可為安全效益評(píng)價(jià)提供一種新的評(píng)價(jià)模型.

3)重慶沿江高速公路BOT+EPC項(xiàng)目的安全效益綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為“優(yōu)”的評(píng)估結(jié)果表明BOT+EPC模式對(duì)高速公路建設(shè)與運(yùn)營(yíng)安全效益提升有重要的作用和意義.

參 考 文 獻(xiàn)

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SafetyBenefitEvaluationsofExpressway

中圖法分類號(hào)：U491

doi:10.3963/j.issn.2095-3844.2015.01.044

收稿日期：2014-11-12

BOT+EPCProjectBasedontheDEA
CAOXuejuan1)HONGLiu2)MANXianhui2)GAOJianping1)
(School of Civil Engineering & Architecture，

Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China)1)

(Chongqing CITIC Shanghai-Chongqing Highway Co.，Ltd.，Chongqing 401147，China)2)

Abstract：Through comparing and analyzing the safety capital on BOT + EPC mode and the traditional mode， aiming at the economic safety benefit and contribution to the social economic development which are brought by the BOT + EPC’s cooperative safety management technology，a system of safety benefit evaluation index can be carried out．By applying AHP-grey correlation to determine the weights，then the C2R model which brings in the weight coefficient is established，moreover a living example evaluation of expressway project with BOT + EPC along the Yangtze river in Chongqing．According to the research，the BOT + EPC mode of expressway construction and operation safety management have efficient effects on the promotion of the safety benefits．

Key words：expressway； BOT+EPC； benefit evaluation；data envelopment analysis

*重慶市交通建設(shè)科技項(xiàng)目資助(批準(zhǔn)號(hào)：CJ2011-32)